Bể Sbr là gì? Nguyên lý hoạt động và ưu nhược điểm của bể Sbr

Là công nghệ xử lý nước thải tiên tiến nhất hiện nay nên bể SBR được nhiều nước phát triển áp dụng. Với công nghệ này, nước thải sẽ được xử lý triệt để các chất hữu cơ. Việc tính toán bể Sbr cũng có tác động trực tiếp tới nguyên lý hoạt động cũng như hiệu quả vận hành của chúng.

Hút bể phốt 247 sẽ giúp các bạn cùng đi tìm hiểu về khái niệm bể Sbr là gì, cấu tạo bể Sbr cũng như một số thông tin chi tiết về bể Sbr trong xử lý nước thải hiện nay.

Bể Sbr là gì?

Bề Sbr hay còn gọi là bể bùn hoạt tính, đây là một trong những loại bể tiên tiến nhất được áp dụng trong việc xử lý nước thải hiện nay. Vậy bể Sbr là gì?

Trên thực tế, Sbr đã được nghiên cứu từ những năm 1920. Cho tới nay, công nghệ xử lý nước thải bằng Sbr được nhiều nước phát triển ứng dụng như các nước ở châu Âu, Mỹ, Trung Quốc,…. Loại bể Sbr thường được dùng để xử lý các loại nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nhất là ở những nơi có lưu lượng nước thải thấp và thường có nhiều biến động.

Bể Sbr là chữ viết tắt của Sequencing Batch Reactor. Đây là loại bể phản ứng làm việc theo mẻ bằng bùn hoạt tính. Điểm đặc biệt là quá trình sục khí và lắng được diễn ra trong cùng một bể.

Bể Sbr xử lý nước thải thường phải trải qua các quá trình: Bơm nước thải, phản ứng, lắng và hút nước ra. Những quá trình này diễn ra một cách liên tục.

Với cách tính toán bể Sbr khoa học, đây là loại bể hoạt đông mang lại hiệu quả cao với những ưu điểm vượt trội. Nước thải sau khi được xử lý trở nên an toàn và sạch sẽ hơn.

Cấu tạo bể Sbr

Việc thiết kế bể Sbr được tính toán một cách khoa học. Cùng với đó thì bể SBR được cấu tạo từ 2 cụm bể khác nhau. Đó là bể Selector và bể C-tech. Theo nguyên lý làm việc thì nước thải sẽ đi vào cụm bể Seletor trước, sau khi được xử lý sơ bộ thì sẽ chuyển qua bể C-tech.

Nguyên lý vận hành bể Sbr trong xử lý nước thải

Như đã nói ở trên, bể bùn hoạt tính Sbr hoạt động theo một chu kỳ khép kín và liên tục với 5 pha. Trong đó, 4 pha chính là làm đầy, sục khí, lắng và rút nước. 1 pha phụ là pha nghỉ.

Pha làm đầy

Ở pha này, nước thải sẽ được bơm trực tiếp vào bể và xử lý trong vòng từ 1 – 3 tiếng đồng hồ. Lúc này trong bể Sbr trong xử lý nước thải diễn ra các hoạt động phản ứng theo mẻ nối tiếp nhau: Làm đầy – tĩnh, làm đầy – hòa trộn và làm đầy sục – khí. Các quá trình này phụ thuộc vào hàm lượng BOD đầu vào.

Pha làm đầy khi bổ sung nước thải vào bể đồng thời mang theo một lượng thức ăn cho các vi khuẩn nên có thể thúc đẩy quá trình phản ứng sinh hóa.

Pha sục khí

Sục khí hoặc làm thoáng bề mặt nhằm cung cấp oxi vào nước và khuấy đều hỗ hợp trong bể. Việc này nhằm tạo phản ứng sinh hóa giữa nước thải và bùn hoạt tính diễn ra thuận lợi. Thời gian này có thể kéo dài trung bình khoảng 2 giờ.

Trong pha sục khí, quá trình Nitrat hóa chuyển từ Ni tơ từ dạng N-NH3 sang N-NO22 và nhanh chóng chuyển sang N-NO3.

Pha lắng

Ở pha này, các chất sẽ lắng dần trong nước, quá trình này diễn ra trong môi trường tĩnh. Thời gian lắng và cô đặc bùn trong bể bùn hoạt tính thường nhỏ hơn 2 tiếng đồng hồ.

Pha rút nước

Lượng nước nổi sau thời gian lắng được thoát ra khỏi bể Sbr. Tất nhiên, đây chỉ là lượng nước chứ không đi kèm với bất cứ lượng bùn hoạt tính nào.

Quá trình loại bỏ Ni tơ trong bể bùn hoạt tính Sbr

Quá trình này trải qua 2 giai đoạn. Giai đoạn đầu tiên là oxi hóa hợp chất Ni tơ hay còn gọi là quá trình Nitrate hóa. Giai đoạn thứ 2 là khử hóa trị dương về hóa trị 0, còn gọi là quá trình khử Nitrate.

Quá trình Nitrate hóa

Quá trình Nitrate hóa được diễn ra trong pha sục khí của bể Sbr xử lý nước thải với 2 phản ứng liên tiếp như sau:

2 NH4+  +  3 O2  2 NO2- +  2 H2O + 1 H+ + Tế bào mới

2 NO2- + O2    2 NO3- + Tế bào mới

Tổng hợp 2 phản ứng trên ta có phương trình tổng thể:

NH4+ + 2 O2   NO3-  + 2 H+  + H2O

2 phản ứng đầu tiên được thực hiện nhờ vảo chủng vi sinh vật Nitrosomonas và Nitrobacter. 2 phản ứng này mô tả tỷ lượng của amoni và oxi do vi sinh vật thực hiện để có thể duy trì sự tồn tại, phát triển.

Từ phương trình phản ứng tổng thể, ta thấy rằng để oxy hóa 1 mol NH4+ thì cũng cần tương đương 1 mol oxi trong hợp chất amoni (NH4+-N).

Nếu lấy hiệu suất sinh khối của cả hai loại vi sinh trên là 0,17 g/g N-NO3- tạo thành thì phản ứng tổng thể của quá trình oxy hóa amoni thành nitrat sẽ là :

1,02 NH4+  +  1,89 O2  +  2,02 HCO3-  →  0,021 C5H7O2N   +1,06 H2O + 1,92 H2CO3 + 1,00 NO3- (1-4)

Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình Nitrate hóa

• Nồng độ chất nền: Vi sinh vật oxi hóa hợp chất hữu cơ để tạo sinh khối tế bào cần phải có hợp chất Nito để phát triển. Do đó, nếu nồng độ chất nền trong bể cao thì sẽ làm tăng hiệu quả xử lý.
• Nhiệt độ: Nhiệt độ càng tăng thì tốc độ cũng như hiệu quả xử lý của bể Sbr càng tốt.
• Oxy: Để oxy hóa 1 mol NH4+ cần 1 mol oxy, 4.57 g oxi/g Nitơ trong hợp chất Amoni (N – NH4+).
• pH (độ kiềm): pH  =  8  (7,6-8,6). Nếu độ pH < 6,2 hoặc pH > 10 thì sẽ gây ức chế hầu đại đa số các hoạt động của vi sinh vật trong bể.
• Thời gian lưu bùn (SRT)
• Độc chất

Quá trình khử Nitrat

Quá trình này sẽ diễn ra theo 4 bậc liên tiếp làm giảm hóa trị của nguyên tố Ni tơ lần lượt từ +5 về +3, +2, +1.

–      Phương trình tổng quát:

NO3-→ NO2-→ NO (khí) → N2O (khí) → N2 (khí)                       

–      Phản ứng khử Nitrat với chất hữu cơ là methanol

6 NO3- + 5 CH3OH → 3 N2 + 5CO2 + 7 H2O + 6 OH-                   

–      Khi sử dụng chất hữu cơ từ nguồn nước thải (C18H19O9N) thì ta sẽ có phương trình phản ứng:

C18H19O9N + NO3- + H+→ N2  +  CO2 +  HCO3- +  NH4+ + H2O

Các yếu tố ảnh hưởng tới quá trình khử Nitrat:

• Ảnh hưởng của oxi: Nồng độ oxi trong tập hợp keo tụ và màng vi sinh
• Ảnh hưởng của độ pH: khoảng pH tối ưu cho quá trình khử Nitrat nằm trong khoảng từ 7 – 9
• Ảnh hưởng của nhiệt độ: Tốc độ xử lý sẽ tăng gấp đôi khi nhiệt độ từ 10 – 250C. Quá trình Nitrat cũng diễn ra trong khoảng nhiệt độ 50 – 600C, tốc độ khử Nitrat có thể cao hơn 50% so với tại 350C.
• Ảnh hưởng của chất hữu cơ: Các chất hữu cơ tan, dễ phân hủy sẽ giúp thúc đẩy sự khử Nitrat.
• Ảnh hưởng của các yếu tố kìm hãm: Quá trình vận xử lý trong bể ảnh hưởng bởi Nitrit.

Ưu nhược điểm của bể SBR

Ưu điểm của bể Sbr

• Giảm chi phí cũng như thời gian khi xây dựng cũng như thiết kế bể Sbr vì không cần xây dựng bể lắng 1, bể lắng 2, bể Aerotank và bể điều hòa
• Tiết kiệm năng lượng
• Khả năng xử lý nước thải có nồng độ ô nhiễm cao, xử lý các chất hữu cơ triệt để
• Dễ kiểm soát các sự cố
• Linh hoạt trong quá trình hoạt động
• Có thể dùng cho mọi hệ thống và công suất

Nhược điểm của bể Sbr

• Yêu cầu phải có hệ thống quan trắc các chỉ tiêu tinh vi, hiện đại
• Việc bảo trì, bảo dưỡng khó khăn
• Đòi hỏi người vận hành có trình độ cao
• Hệ thống dễ bị tắc nghẽn do bùn
• Trong trường hợp các công trình phía sau chịu sốc tải thấp thì việc thiết kế bể Sbr cần phải có bể điều hòa để phụ trợ

Trên đây là những thông tin chi tiết về bể Sbr. Chúng tôi hi vọng rằng, các bạn đã biết được bể Sbr là gì, cấu tạo bể Sbr, tính toán bể Sbr về nguyên lý làm việc,…

Nếu bạn có nhu cầu tìm hiểu thêm những bể xử lý nước thải bằng công nghệ tiên tiến khác thì có thể liên hệ ngay với Hút bể phốt 247 để được chúng tôi hỗ trợ thông tin chi tiết nhất.